La plupart des substances sont plus denses sous forme solide que sous forme liquide. L’eau, en revanche, est plus dense sous forme liquide que sous forme solide. En effet, lorsque l’eau gèle, ses molécules forment une structure cristalline moins dense que l’eau liquide. La densité de la glace est d'environ 917 kg/m^3, tandis que la densité de l'eau liquide est d'environ 1 000 kg/m^3.

Cette propriété inhabituelle de l’eau a des implications importantes pour l’environnement et pour la vie sur Terre. Par exemple, la glace flotte sur l’eau, ce qui contribue à isoler les plans d’eau et les empêche de geler. Cela permet à la vie aquatique de survivre même dans les climats les plus froids. De plus, l'expansion de l'eau lorsqu'elle gèle peut provoquer la fissuration et la rupture des roches, ce qui constitue une force majeure dans l'altération de la surface de la Terre.